临界层与原行星盘湍流
流体动力学
2016-10-26 v3 太阳与恒星天体物理
摘要
在分层剪切片设置下，对三种模型正压剪切流进行了僵尸涡不稳定的线性分析。该线性分析利用格林函数公式来解析相关正规模问题的临界层。该不稳定性是Rossby波与重力波之间共振相互作用的结果，我们称之为Z模。相关的临界层是远处Rossby波的多普勒频移频率等于局部Brunt-Vaisala频率的位置。不稳定性所需的最小Rossby数Ro=0.2，对文献中报道的参数值得到了确认。还发现剪切层在层结消失的极限下支持该不稳定性。在射流模型中考察了僵尸涡不稳定性，发现不稳定性可在Ro=0.05时发生。由于不稳定Z模引起的非线性涡度强迫，导致在临界层产生射流，这源于扰动径向涡度的垂直抬升与扰动垂直涡度的径向输送之间的竞争。我们发现该不稳定性导致一种非线性驱动的自复制创生与毁灭图景是合理的：父代射流在相关临界层催生增长的子代射流。成熟的子代射流在相关临界层创造下一代子代射流，同时通过Rossby波不稳定性摧毁其亲代射流。
引用
@article{arxiv.1601.00382,
title = {Critical layers and protoplanetary disk turbulence},
author = {Orkan M. Umurhan and Karim Shariff and Jeffrey N. Cuzzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.00382},
year = {2016}
}
备注
Accepted to ApJ (25 pages). Results of previously appearing versions unchanged. Changes and additions include: updated references and nomenclature, viscous solutions added, higher resolution solutions displayed, expanded discussion, and shortened abstract